Energiahindade tõus sunnib otsima alternatiivseid küttevõimalusi. Häid tulemusi on võimalik saada biogaasi isetootmisega olemasolevatest orgaanilistest toorainetest. Selles artiklis räägime tootmistsüklist, bioreaktori seadmest ja sellega seotud seadmetest..
Vastavalt põhilistele tööreeglitele on gaasireaktor täiesti ohutu ja suudab pakkuda kütust ja elektrit isegi väikesele majale, isegi kogu agrotööstuskompleksile. Bioreaktori töö tulemus ei ole ainult gaas, vaid ka üks kõige väärtuslikumaid väetiseliike, loodusliku huumuse põhikomponent.
Kuidas biogaasi saadakse?
Biogaasi saamiseks asetatakse orgaanilised toorained soodsatesse tingimustesse, mis võimaldavad areneda mitut tüüpi bakteritel, kes eraldavad elu jooksul metaani. Biomass läbib kolme muundamistsüklit ja igas etapis osalevad erinevad anaeroobsete organismide tüved. Nende eluks pole hapnikku vaja, kuid suur tähtsus on tooraine koostisel ja selle konsistentsil, samuti temperatuuril ja siserõhul. Optimaalseks peetakse tingimusi, mille temperatuur on 40–60 ° C ja rõhk kuni 0,05 atm. Laetud tooraine hakkab tootma gaasi pärast pikaajalist aktiveerimist, mis võtab mitu nädalat kuni kuus kuud.
Gaasi eraldumise algus arvutatud mahus näitab, et bakterikolooniaid on juba üsna palju, seetõttu doseeritakse 1–2 nädala pärast reaktorisse värsket toorainet, mis aktiveeritakse peaaegu kohe ja siseneb tootmistsüklisse.
Optimaalsete tingimuste säilitamiseks segatakse toormaterjale perioodiliselt, kasutades temperatuuri hoidmiseks osa gaasi kuumutamisel tekkivast soojusest. Saadud gaas sisaldab 30 kuni 80% metaani, 15-50% süsinikdioksiidi, väikeseid lämmastiku, vesiniku ja vesiniksulfiidi lisandeid. Kodumajapidamises kasutamiseks rikastatakse gaasi, eemaldades sellest süsinikdioksiidi, mille järel saab kütust kasutada paljudes erinevates jõuseadmetes: alates elektrijaamade mootoritest kuni küttekateldeni.
Millised toorained sobivad tootmiseks
Vastupidiselt levinud arvamusele pole sõnnik biogaasi tootmiseks parim tooraine. Kütusekogus tonnist puhast sõnnikut on ainult 50–70 m3 kontsentratsiooniga 28-30%. Kuid loomsetes jäätmetes on enamus baktereid, mis on vajalikud reaktori kiireks käivitamiseks ja tõhusa töö tagamiseks..
Sel põhjusel segatakse sõnnik taime- ja toiduainetööstuse jäätmetega vahekorras 1: 3. Taimse toorainena kasutatakse järgmist:
Toored materjalid Toodang 1 tonnist toorainest СН kontsentratsioon4 Maisi vartest ja koobastest pärit silo 400 m3 50–56% Rohi ja viljasilo 200–230 m3 49–54% Söödakartulid, peet, teravili 500–600 m3 50–65% Pagari- ja toiduainetööstuse jäätmed (sojaoad, kaer) 700–750 m3 55–58% Taimeõlid, rasv, glütseriin 8500-1200 m3 65–68% Toorainet ei saa lihtsalt reaktorisse valada, vaja on mõnda ettevalmistamist. Algne substraat purustatakse fraktsiooniks 0,4–0,7 mm ja lahjendatakse veega koguses umbes 25–30% kuivmassist. Suurtes kogustes vajab segu põhjalikumat segamist homogeniseerimisseadmetes, mille järel see on valmis reaktorisse laadimiseks.
Bioreaktori ehitus
Nõuded reaktori paigutamise tingimustele on samad, mis passiivse septiku jaoks. Bioreaktori põhiosa moodustab kääritamine – konteiner, milles toimub kogu kääritamisprotsess. Massi kütmise kulude vähendamiseks kaevatakse reaktor maasse. Seega ei lange keskkonna temperatuur alla 12–16 ° C ja reaktsiooni käigus moodustunud soojusvoog jääb minimaalseks.
Biogaasi tehase skeem: 1 – tooraine laadimispunker; 2 – biogaas; 3 – biomass; 4 – paagi kompensaator; 5 – jäätmete ekstraheerimise luuk; 6 – rõhualandusventiil; 7 – gaasitoru; 8 – vesitihend; 9 – tarbijatele
Kuni 3 m3 mahuga kääritusmasinad3 on lubatud kasutada nailonmahuteid. Kuna nende seinte paksus ja materjal ei takista kuumuse väljavoolu, on konteinerid kaetud vahtpolüstüreeni või niiskuskindla mineraalvilla kihtidega. Kaevu põhi betoneeritakse armatuuriga 7-10 cm tasanduskihiga, et vältida reaktori maapinnast välja pigistamist.
Suurte reaktorite ehitamiseks kõige sobivam materjal on raudbetoonbetoon. Sellel on piisav tugevus, madal soojusjuhtivus ja pikk kasutusiga. Enne kambri seinte valamist tuleb segu viimiseks reaktorisse paigaldada kaldu toru. Selle läbimõõt on 200-350 mm, alumine ots peaks olema 20-30 cm põhjast.
Kääritise ülemises osas on gaasipaak – kuppel või kooniline struktuur, mis kontsentreerib gaasi ülemisesse punkti. Gaasialus võib olla valmistatud lehtmetallist, kuid väikestes paigaldustes tehakse kaar tellistest ja seejärel polsterdatakse terasvõrguga ja krohvitakse. Gaasimahuti ehitamisel on vaja selle ülemises osas ette näha kahe toru suletud läbipääs: gaasi sisselaskeks ja rõhualandusventiili paigaldamiseks. Kulutatud massi väljapumpamiseks pannakse veel üks toru läbimõõduga 50-70 mm.
Reaktori võimsus peab olema suletud ja taluma rõhku 0,1 atm. Selleks kaetakse kääriti sisepind pideva kaetud bituumeni hüdroisolatsioonikihiga ja gaasimahuti ülaosale paigaldatakse suletud luuk..
Gaasi eemaldamine ja rikastamine
Gaasihoidiku kupli alt suunatakse gaas läbi torujuhtme veetihendiga anumasse. Toru väljalaskeava kohal oleva veekihi paksus määrab töörõhu reaktoris ja on tavaliselt 250–400 mm.
Pärast veetihendit saab gaasi kasutada kütteseadmetes ja toiduvalmistamiseks. Sisepõlemismootorite tööks on aga vaja suuremat metaanisisaldust, seetõttu rikastatakse gaasi.
Rikastamise esimene etapp on gaasi süsinikdioksiidi kontsentratsiooni vähendamine. Selleks võite kasutada spetsiaalseid seadmeid, mis töötavad keemilise imendumise põhimõttel või poolläbilaskvatel membraanidel. Kodus on rikastamine võimalik ka gaasi juhtimisel läbi veesamba, milles lahustub kuni pool CO-st2. Gaas pihustatakse torukujuliste aeraatorite abil väikesteks mullideks, gaseeritud vesi tuleb perioodiliselt eemaldada ja pihustada normaalsetes atmosfääritingimustes. Taimekasvatuskompleksides kasutatakse sellist vett edukalt hüdropoonilistes süsteemides.
Rikastamise teises etapis vähendatakse gaasi niiskusesisaldust. Seda funktsiooni leidub enamikus tehases valmistatud riietusseadmetes. Omatehtud kuivatusained näevad välja nagu silikageeliga täidetud Z-toru.
Biogaasi kasutamine: eripära ja seadmed
Enamik tänapäevaseid kütteseadmete mudeleid on mõeldud töötamiseks biogaasiga. Aegunud katlaid saab suhteliselt hõlpsasti ümber paigaldada, asendades põleti ja õhu-gaasi ettevalmistamise seadme.
Gaasi saamiseks töörõhu all kasutatakse tavalist vastuvõtjaga kolbkompressorit, mis on seatud töötama rõhul, mis on 1,2 korda suurem kavandatud rõhust. Rõhu normaliseerimist viib läbi gaasirõhuregulaator, see aitab vältida tilka ja säilitada ühtlast leeki.
Bioreaktori jõudlus peaks olema vähemalt 50% suurem kui tarbimine. Tootmisel ei teki üleliigset gaasi: kui rõhk ületab 0,05–0,065 atm, aeglustub reaktsioon peaaegu täielikult ja see taastatakse alles pärast osa gaasi väljapumpamist.
Biogaasijaam: orgaaniliste jäätmete kasumlik ringlussevõtt
Biogaasijaam suudab orgaanilisi jäätmeid ringlusse võtta ja selleks saadud bioenergiat muundada kasulikule kütusele. See on palju vähem ressursivajav ja säästab raha nii linnade kui ka majapidamiste jaoks, vähendades samal ajal sõltuvust fossiilkütustest. Biogaasijaam muundab jäätmeid energiaks, kaitstes sellega meie planeeti ning peegeldades samal ajal säästlikumat ja jätkusuutlikumat eluviisi.
Insener-süsteemid Artikli sisu
Kas biogaasijaama rajamine ja orgaaniliste jäätmete kasumlik ringlussevõtt on tõesti võimalik? Millised on selle protsessi eelised ja kulud ning millised peavad olema vajalikud tehnoloogia ja ressursid?
Biogaasijaama rajamine ja orgaaniliste jäätmete kasumlik ringlussevõtt on tõesti võimalik. Selle protsessi eelised hõlmavad jäätmete vähendamist ja keskkonnasaaste vähendamist, samuti ressursside taaskasutamist. Biogaasijaama ehitamine ja käitamine võivad olla kulukad, eriti seoses vajaliku tehnoloogia ja ressurssidega. Õige tehnoloogia ja ressursid peaksid hõlmama biogaasi tootmiseks sobivaid kääritamismahuteid ja gaasimootoreid, samuti täiendavaid süsteeme jäätmete töötlemiseks ja jäätmete pidevaks tarnimiseks. Oluline on tagada jätkusuutlik ressurssidega varustamine ning koguda ja töödelda orgaanilisi jäätmeid vastavalt kehtivatele keskkonnanõuetele.